radyo aktıf bozunma ve bozunma çesitleri

huseyin2792 · 26-01-07, 10:37

RADYOAKTiF BOZUNMA VE ÇESiTLERi

Radyoaktiflik,radyoaktif denilen baz ı cisimlerin kendilerinden bir parçalanma sonucu fotoğraf plakalarına etki eden,gazları iyonlaştırıp elektriğe karşı etkin kılan ve daha bazı olaylara sebep olan çeşitli radyasyonlar yayabilme özelliğidir. Bir radyoaktif çekirdeğin kendiliğinden başka bir çekirdeğe değişmesi olayına dezentegrasyon denir. Yapma olarak bir çekirdekten bir başka çekirdeğin elde edilmesi olayına da transmütasyon denir.

Radyoaktif elementler kendiliğinden hızla veya yavaş yavaş parçalanarak yapı değiştiren kararsız atomlardan meydana gelir. Çekirdekleri,duruma göre pozitif veya negatif elektronlar ya da helyum çekirdekleri yayar. Birinci durumda element,periyodik sınıflandırmanın bir hanesinden hemen bitişik hanesine geçer;ikinci durumda ise iki hane atlar.

Bazı radyoaktif elementlere doğada rastlanır;bunlar,kendiliğinden başkalaşıma uğrayarak birbirinden türeyen dört basit cisim grubu meydana getirir:her üçü de kurşuna dönüşerek kararlı hale geçen uranyum,toryum ve aktinyum grupları ile bizmuta dönüşerek kararlı olan neptünyum gurubu F. ve İ. Joliot-Curie’ler 1934’te,kararlı atomları cisimcik bombardımanına tutarak,bilinen elementlerin kararsız izotopları olan suni radyoaktif elementleri elde etmeyi başardılar. Bugün tedavi uygulamalarında radyumun yerini alabilen ve radyoaktif gösterge olarak kullanılan yüzlerce suni radyoaktif element vardır.

Radyoaktif bozunma ise kararsız-dengesiz bazı atom çekirdeklerinin radyasyon yaparak bozunmasıdır. Çekirdekler Alfa partikülleri (helyum çekirdekleri),Beta ışınları (elektron ışınları) ve Gamma ışınları (çok kısa dalgalı elektromanyetik radyasyon) yayarlar. Son ikisi çoğu kez birlikte yayılır. Bunlardan en az girici olanlar Alfa partikülleridir. Beta ışınlar bunlardan daha girici ışınlardır. En derinlere kadar giren (kuşun içine doğru 100mm. kadar girebilir) ışınlar Gamma ışınlarıdırlar. 1896 yılında Becquerel uranyum bileşiklerinin özellikle,uranitin adını alan cevherin kendiliğinden enerji yaydığını saptadı. Etkinin şiddetinin uranyum miktarına bağlı olması,bu enerjinin atomlardan kaynaklandığının belirtisi idi. Marie ve Pierre Curie radyum,polonyum ve toryum adlarını verdikleri başka radyoaktif elementleri keşfettiler. Günümüzde yaklaşım 40 kadar doğal ve çok büyük sayıda yapay radyoaktif izotop cinsi bilinmektedir. Radyoaktif atomların bozunma hızlarına ne sıcaklık,basınç ya da elektromanyetik alan gibi fiziksel koşullar,ne de kimyasal reaksiyonlara katılmak gibi olaylar etki ederler;ışıma fiziksel ya da kimyasal koşullardan bağımsız olarak sürer. Her bozunan çekirdek türü için kendine özgü bir yarı ömür değeri vardır. 1902 yılında Rutherford ve Soddy bir radyoaktif çekirdeğin bozunma ürünü olan ikinci çekirdeğin de radyoaktif olacağına bunun bozunması ile de üçüncü bir radyoaktif çekirdek ortaya çıkacağını;birbirini izleyen bu radyoaktif çekirdeklerin bir dizi oluşturacağını,dizinin radyoaktif olmayan kararlı-dengeli bir çekirdeğin oluşumu ile son bulacağını öne sürdüler. Daha sonra atom ağırlığı büyük radyoaktif elementlerin oluşturduğu üç doğal radyoaktif bozunma dizisi bulundu. Bunlar aktinyum,toryum ve uranyum radyoaktif dizileridir. Doğal radyoaktif elementlerin dışında partikül hızlandırıcılar yardımı ile ya da nükleer reaktörler de gerçekleşen çekirdek reaksiyonları ile çok sayıda yapay radyoaktif atom üretilmektedir.Bu yapay radyoaktif atomlar (çekirdekler) arasında doğal radyoaktif dizilerde yer alabilecek olanlarda çıkmaktadır. Değişik radyoaktiflik örnekleri bilinmektedir. En çok görülen radyoaktiflik türü beta ışımasıdır. Bu ışıma atom çekirdeği içinde bir nötronun ve antinötrino fırlatıp protona dönüşmesi ile gerçekleşir. Bu dönüşüm atom numarasını bir arttırırken kütle numarasını değiştirmez. Bazı ağır çekirdekler ise Alfa ışıması yapar. Yani helyum çekirdekleri fırlatırlar. Bunun sonucu olarak ortaya çıkan yavru çekirdeğin atom numarası ana çekirdekten iki sayısı kadar eksik,kütle numarası ise dört sayısı kadar eksik olur. Oluşan yavru çekirdek bazen fazla enerji içerebilir. Bu durumda bir Gamma fotonu fırlatarak daha küçük enerji düzeyine iner. Gamma ışıması çoğu Beta ışıması ile,bazen de Alfa ışıması ile birlikte gerçekleşir. Radyoaktif maddeler atom ve molekülleri yoğunlaştıran,böylece molekül yapılarını bozan ışınlar yaydıkları için canlılar için tehlikelidirler. Bu nedenle böyle maddelerle çalışırken mutlaka özel önlemler alınmalıdır.

Yapılan araştırmalar sonucu radiumun Alfa,Beta ve Gamma ışınları yaydığı tespit edilmiştir.Bunları bir mağnetik alan yardımıyla birbirinden ayırmak mümkündür. Kurşundan bir kröze içine bir miktar radium koyup bir mağnetik alana tabi tutulursa radyasyonlar üç grupta incelenir. Bir kısmı hafifçe sola sapar,pozitif yüklüdürler. Bunlar iki elementer yüke malik olan helium çekirdekleridir,bunlara Alfa ışınları denir. Bir kısmı fazlaca sağa sapar,negatif elektronlar olup bunlara Beta ışınları denir. Bir kısmı hiç sapmaz,bunlar çok kısa dalga boylu elektromagnetik dalgalar olup bunlara Gamma ışını denir.

ALFA I ŞINLARI

Alfa ışınları iki defa pozitif yüklü helyum çekirdekleridir. Gerçekten Alfa partiküllerinin sipesifik yükleri (E/M) bu partikülleri veren radyoaktif cisim ne olursa olsun,daima hirdorjeninkinin yarısına eşittir. Bu sonuç ancak Alfa taneciklerinin atom ağırlığının ikiye eşit olduğu veya Rutherford’un ilk anda ileriye sürdüğü gibi,bunların kütlesi dört olan ve her biri 2e yüküne malik atomlardan ibaret olduğu şekilde izah edilebilir. Ramsay,1904’te Rutherford’un ileri görüşünün tamamiyle yerinde olduğunu denel olarak ispat etmiştir. Gayet ince çeperli fakat gazları geçirmeyen bir cam ampul içerisine radon konmuştur. Bu ampulde daha büyük,havası boşaltılmış ve iki elektrot elde eden bir başka ampul içerisine alınmıştır. Bir müddet sonra dış ampulde husule getirilen bir deşarjın helium sepktromunu verdiği görülmüştür. Deneme şartlarına göre bu helium ancak ince kenarlı bir ince ampülün çeperinden geçebilen Alfa partiküllerinden ileri gelebilirdi.

86 Rn 222 84 RaA 218 + 2 He 4

Böylece şüpheye mahal kalmaksızın alfa partiküllerinin helium çekirdeklerinden ibaret oldukları meydana konulmuştur. Alfa ışınları radyoaktif atomdan bu atoma bağlı olarak,çok büyük bir hızla yayınlanırlar.

Örneğin RaC’nin verdiği partiküllerinin hızları 19.220Km/s dir. Bir Alfa partikülünün kütlesi yaklaşık olarak 4/6,02.10 23 gram olduğuna göre kinetik enerjisi

E k =1/2 mv 2 =4 * (1,92 * 10 9 ) 2 / 2 * 6,02.10 23 =1,22.10 -5 erg

=7,68.10 6 eV veya 7,68 MeV dir.

Alfa ışınlarının enerjileri 4-8 MeV arasında değişir. Bir radyoelementin verdiği Alfa ışınları genellikle aynı enerjiye maliktirler,yani bunlar monokinetirler veya aynı enerjiye malik gruplar olarak kendini gösterirler. Alfa ışınları iyonlaştırıcı ışınlardır. Alfa partikülleri,Beta partiküllerinin tersine,az giricidirler.Birkaç santimetre kalınlığındaki hava ya da kalınlığı milimetrenin

birkaç yüzde birini geçmeyen alüminyum tabakasından geçebilirler. Bir ışının meydana geldiği andan itibaren durdurulduğu ana kadar bir ortamda aldığı yola,bir ışının o ortamdaki yolu ya da yol uzunluğu denir.Çizelde IX’da bazı alfa taneciklerinin enerji ve yoları verilmiştir. Alfa ışınlarının havadaki yolları ilk hızlarının küpü ile orantılıdır. R=kv 0 3 . bu kanunun geçerli olduğu sınırlar içinde Alfa partiküllerinin iyonlaştırma gücü,partikülün hızı ile ters orantılıdır ve bir Alfa partikülünün meydana getirdiği iyon sayısı R 2/3 ile orantılıdır. R,partikülün yoludur. Radyoaktif cisimlerin elektrik,ısı ve kimyasal olayları,esas itibariyle,Alfa ışınlarından ileri gelir. Bir radyoaktif cismin verdiği Alfa partiküllerin saymak suretiyle Avogadro sayısı bulunabilir. Bunun için bir taraftan bir radyoaktif cismin belli bir miktarının bir saniyede verdiği Alfa partikülü sayısı öte yandan da aynı cismin belli bir kütlesini belli bir zamanda verdiği helyum hacmi ölçülür. Ve buradan 11,2 litredeki helyum sayısı hesaplanır.N=6,5.10 23 bulunmuştur.

Çeşitli nüklidler tarafından yayınlanan Alfaların enerjileri ile nüklidlerin yarılanma süreleri arasında Geiger-Nuttal bağıntısı vardır.

BETA I ŞINLARI

Beta ışınları negatif elektronlardan ibarettir. Hızları ışık hızına yaklaşır,yolları Alfa ışınlarınınkinden daha uzundur. Beta ışınları da iyonlaştırıcı ışınlardır. Beta ışınlarını primer ve sekonder olmak üzere iki gruba ayırmak mümkündür. Primer Beta ışınları çekirdekten gelen ışınlardır.

Mesela 83 Bi 210 (ya da RaE), Beta dezentegrasyonu ile 84 Po 210 (ya da RaF) a dönüşür:

83 Bi 210 84 Po 210 + B - . Bu dönüşüme çekirdekte bir nötronun bir protona dönüşmesi sonucunda meydana gelir.

_

n p + B - + V

_

23 11 Na 24 11 Mg (kararlı) + B - + V

_

32 13 P 32 16 S (kararlı) + B - + V

Bir radyoelementin verdiği Beta ışınları izokinetik değildir. Bunların enerjileri en küçük değerden en büyüğüne kadar değerler alabilir. Kaba olarak maksimum,maksimal enerjinin üçte birine karşılıktır.

N(E) dE

Emax=163 keV

0 50 100 150

Yukarıdaki şekilde enerjileri kesiksiz bir enerji dağılımı gösteren Beta ışınları, Primer Beta ışınlarını oluşturur ve yalnız bunlar çekirdek dezentegrasyonundan gelenlerdir. Bazı atomlarda bunların yanında aynı enerjiye sahip Beta ışınları grupları da yer alır ki bunlara Sekonder Beta Işınları denir.
Absorplayıcı
Maksimum yol

(mm)

Aluminium

Hava

Perspex

Soda camı
0,52

1170

1,3

0,53

Beta ışınları çok gericidir,yani yolları çok uzundur. Çoğu radyoaktif cisim Alfa,Beta ve Gam ma ışınlarını birlikte verir. Beta ışınlarının özelliklerini inceleyebilmek için bu ışınları flitre etmek gerekir. Ama bugün kuvvetli arı Beta kaynağı olarak yapma yolları elde edilen Stronsium -90’dan yararlanılır. Bu kaynaktan elde edilen Beta ışınlarının yolu çizelgede verilmiştir.

Pozitif Beta dezentegrasyonu yapma radyoelementlerde kendini gösterir. Mesela radyofosfor’un bozunması şöyledir.

15 P 30 14 Si 30 + B + Burada bir proton bir nötrona dönüşmüştür.

p n + B + + v

Bir başka tür radyoaktiflikte “ elektron yakalanması ” (EC) ile olur. Bu halde atomun K tabakasında bir elektron çekirdek tarafından yakalanır. Örneğin 19 K 40 + e - 18 Ar 40 da hal böyledir. K tabakasında boşalan yere üst tabakalardan bir elektronun sıçraması ile X ışınları meydana gelir.

GAMMA IŞINLARI

Gamma ışınları,kısa dalga boylu elektromagnetik radyasyonlardır. Bir çekirdekte Alfa veya Beta ışınları meydana geldikten sonra çoğu zaman çekirdek uyartılmış hale geçer. Uyartılmış haldeki çekirdeğin bir enerji aşırısı vardır. Uyartılmış çekirdek normal haline dönüşünce kaybettiği bu enerji aşırısı çekirdekten bir taneciğin fırlatılması şeklinde olmazsa buna bir izomerik geçiş denir. Ve bu sırada Gamma radyasyonu yayınlanır.

Genel kural olarak Gamma yayımı,Alfa ve Beta yayımını takiben ve türev çekirdek tarafından olur. Örneğin RaD RaE + B - (0,018MeV) bozunmasında meydana gelen uyartılmış RaE hemen 0,07MeV luk Gama ışınları verir ve normal hale geçer. Bazen uyartılmış hal ve Gamma yayımı günlerce ve aylarca devam eder. Örneğin Tellür – 123 ün uyartılmış hali dört ay sürer.

Uyartılmış halde uzun süre kalmış olan çekirdek ile normal haldeki çekirdeğe “ izomer çekirdekler ” denir.

Enerjileri yüksek olan Gamma ışınları birkaç santimetre kurşundan geçer. Örneğin ThC’nün verdiği Gamma ışınlarının yarılanma kalınlığı yani radyasyonların şiddetinin yarıya düşmesi için lüzumlu kalınlık 1,5 cm. kurşundur. Gamma ışınları doğrudan doğruya iyonlaştırıcı değildirler,ama meydana getirdikleri elektronlarla bunu yaparlar.

SEKONDER BETA IŞINLARI

Baz ı izomerik geçişlerde bazı uyartılmış çekirdekler Gamma ışınları vermezler,ama enerji aşırıları atomun çekirdek dışındaki ve çoğunlukla K tabakasından elektron koparıp fırlatmaya harcanır. Buna iç dönüşüm denir. Çekirdek dışı elektronlar belli enerji seviyeli elektronlar olduğundan bu sekonder Beta ışınlarının enerjileri de bellidir. Genellikle,izomerik geçiş enerjisinin ancak bir kısmı iç dönüşüm elektronları verir. Bir iç dönüşüm eletronun fırlatılmasından sonra boşalan yere üst tabakalardan elektron sıçraması sonucu ya enerjisi elektronun çıktığı ve geldiği seviyedeki enerji farkına eşit enerjili ve elementin karakteristiği olan X ışınları fotonu meydana gelir,ya da bu enerji üst tabakalardaki bir elektronun fırlatılmasına harcanır. Böylece ışımasız bir iç dönüşüm olur. Bu şekilde meydana gelen elektronlara Auger elektronları denir. Bunlarında enerjileri bellidir. Yukarıdaki izahlardan anlaşılacağı gibi Beta ışınlarının dağılımı çok karışıktır. Kesiksiz bir enerji dağılımı gösteren primer Beta ışınları yanında belli enerjili dönüşüm ve Auger elektronları da bulunur.

RADYOAKTiF IŞINLARIN HUSULE GETiRDiKLERi OLAYLAR

Radyoaktif cisimlerin ışınları birçok olaylara sebep olurlar.

Gaz,Likid ve Solidlerin İyonlaştırılması

Alfa ışınlarının solidler üzerindeki iyonlaştırıcı etkisi hakkında mevcut şüphe dışında Alfa,Beta ve Gamma ışınları maddeyi gaz,likid ve solid halinde iyonlaştırırlar. Gazların iyonlaştırılması radyoaktif cisimlerin araştırılmasında devamlı surette başvurulan bir özelliktir.

2- Işık Olayları

Radiumlu barium yahut radium bileşikleri kendiliğinden ışınlıdırlar. Susuz radium klorür ve bromür özellikle şiddetli bir ışık yayarlar. Işık aydınlatılan fosforesan bir cisim için olduğu gibi maddenin yüzünden değil cismin bütün kütlesinden çıkar. Alfa,Beta ve Gamma ışınları genel kural olarak adi ışığın uyarabildiği bütün cisimlerin fosferans ve fluoresansına sebep olurlar. Uyartılan tuzlar özellikle alkali ve toprak alkali tuzlarıdır. Kağıt,pamuk camın fluoresansı gözlenir. Beta ve Gamma ışınlarını gözlemek için barium platinum siyanürü en uygundur. Çinko sülfürü çoğunlukla Alfa ışınları için kullanılır ve ışıldama olayına sebep olur.

3-Fotoğrafik Etki

Uaran bileşikleri ışınlarının özellikle fotoğraf camları üzerinde usule getirdikleri etkiler yardımıyladır ki Becquerel radyoaktif olayını keşfetmiştir. Fotoğraf camları üzerine etki Alfa,Beta ve Gamma ışınlarının ortak özelliğinden ileri gelir.

4- Renkleme Olayı

Alfa,Beta ve Gamma ışınları maddede renklenmeler husule getirirler. Renklenmelerin her zaman değilse de çoğunlukla bir kimyasal değişme ile birlikte vuku bulduğu düşünülebilir. Her çeşit cam,porselen,fayans v.b. radyoaktif cisim temasında renklenirler. Renklenme ışınların yollarına tekabül eden bir alanda kendini gösterir. Alfa ışınları halinde az bir derinliğe,Beta ve Gamma halinde ise daha fazla bir derinliğe kadar devam eder.

5- Kimyasal Olaylar

Bu olaylar arasında en önemlilerinden biri patlayıcı karışımı veren suyun analizlenmesidir. Reaksiyon 2H 2 O 2H 2 + O 2 yahut 2H 2 O H 2 O 2 + H 2 tarzlarından birine göre vuku bulur. Işınlar su molekülünden bir elektron koparır ve bunu pozitif kılarlar. Serbest hale geçen elektron mevcut hidrojen iyonlarını nötürleştirir ve bunlar molekül halinde yayınlanırlar; (H 2 O + ) iyonları mevcut OH - iyonlarını nötürleştirir ve bu sonuncular H 2 O 2 veya H 2 + O 2 verirler. Olay adeta elektrotsuz elektrolize benzer. Başka reaksiyonlar arasında HCI,HBr,HI ın ayrışmasını sayabiliriz. Metan yahut etanla hidrojen daha yüksek mertebeli doymuş hirdokarbürler;asetilenle polimerizasyon ürünleri elde edilir.

6- Biyolojik Etkiler

Alfa,Beta ve Gamma ışınları canlı hücreler üzerinde X ışınlarına benzer bir etki yaparlar. Bitkiler üzerine etki bitki yanına solid bir radyoaktif cisim veya bitkiyi radyoaktif gazla yüklemekle elde edilir. Etki radyoaktif cismin şiddetine tabidir. Belli bir limitten sonra yapraklar sararır ve toz haline gelirler. Nispetten az şiddetli bir ışınlama ile uyaran bir etki elde edilir ve tohumların çimlenmesi daha hızlı,büyüme daha iyidir ve verim artar. Radyoaktif gübreler kullanılması bundandır.

7- Isı Yayını

Radyoaktif cisimler,kendiliğinden ve hiç durmaksızın fazla miktarda ısı verirler. Bir gr. radium bromür saatte 100,aynı miktar radium ise 140 kalori verir. Radiumun yarılanma süresi 2600 yıl ve 1 yılda 8760 saat bulunduğuna göre bu bir gr. radium,yılda yaklaşık olarak 1,206.000 kalori,tam değişmesinde de 2,8.10 9 kalori verir. Bu sonuç maddenin ne büyük bir enerji kaynağı olduğunu belirler.

RUTHERFORD-SODDY DEZENTEGRASYON TEORiSi

Rutherford ve Soddy,1903’te,radyoaktifite araştırmalarında bir rehber rolünü oynayan radyoaktif değişimler teorisini teklif etmişlerdir. Bu teoriye göre radyoaktif atomlar her cisim için ayrı ve sabit bir hızla kendiliğinden bir alfa taneciği veya bir elektron fırlatmak suretiyle kimyasal bakımdan farklı olan yeni atomlar verirler. Bu atomlar ya kararlı ya da kararsızdır. Bu sonuncularda yeni karakteristiklerle yeni değişimlere uğrar ve bu hal radyoaktif olmayan atomlara kadar devam eder. Böylece beli bir cismin aktivitesinin değişmesinde bir atom türünün kısmen veya tamamen kaybı ve bir başka atom türünün artışı meydana gelir. Bir uranium yahut Thorium atomu,kütleleri gittikçe azalan bir sıra yeni radyoaktif atomlar vererek değişime uğrarlar. Çeşitli ısı ve ışın olayları ile birlikte meydana gelen bir radyoaktif hızı bilinen hiçbir fiziksel veya kimya- sal haline de tabi değildir. Radyoaktif değişme atomun çekirdeğinde meydana gelen bir oladır. Bu değişmelerde husule gelen ısı miktarı herhangi bir kimyasal reaksiyonunki ile hiç kıyaslanmayacak kadar fazladır. Bir atom gr. radiumun radon ve heliuma dönüşmesinde

( 88 Ra 226 86 Rn 222 + 2 He 4 ) ısı 2,8.10 9 kaloridir. Oysaki bir gr. hidrojenin yanma ısısı (34,200 kal) ile karşılaştırılacak olursa,birincinin 100.000 defa daha daha büyük olduğu görülür;bu da radyoaktif değişmelerde moleküller değil atomik değişmelerin bahis konusu olduğunu gösterir. Çeşitli radyoaktif atomların değişim enerjileri aynı mertebedendir;ısı debisinin farklı oluşu değişim hızının farklı olmasındandır.

26-01-07, 10:37	#1 (permalink)
huseyin2792 senin o gozlerin varya Giriş Tarihi: 28-12-2005 Yer: imiz burası Yaş: 24 Mesajlar: 2,703 Rep Puanı: 6753880 Rep Gücü: 67599	radyo aktıf bozunma ve bozunma çesitleri RADYOAKTiF BOZUNMA VE ÇESiTLERi Radyoaktiflik,radyoaktif denilen baz ı cisimlerin kendilerinden bir parçalanma sonucu fotoğraf plakalarına etki eden,gazları iyonlaştırıp elektriğe karşı etkin kılan ve daha bazı olaylara sebep olan çeşitli radyasyonlar yayabilme özelliğidir. Bir radyoaktif çekirdeğin kendiliğinden başka bir çekirdeğe değişmesi olayına dezentegrasyon denir. Yapma olarak bir çekirdekten bir başka çekirdeğin elde edilmesi olayına da transmütasyon denir. Radyoaktif elementler kendiliğinden hızla veya yavaş yavaş parçalanarak yapı değiştiren kararsız atomlardan meydana gelir. Çekirdekleri,duruma göre pozitif veya negatif elektronlar ya da helyum çekirdekleri yayar. Birinci durumda element,periyodik sınıflandırmanın bir hanesinden hemen bitişik hanesine geçer;ikinci durumda ise iki hane atlar. Bazı radyoaktif elementlere doğada rastlanır;bunlar,kendiliğinden başkalaşıma uğrayarak birbirinden türeyen dört basit cisim grubu meydana getirir:her üçü de kurşuna dönüşerek kararlı hale geçen uranyum,toryum ve aktinyum grupları ile bizmuta dönüşerek kararlı olan neptünyum gurubu F. ve İ. Joliot-Curie’ler 1934’te,kararlı atomları cisimcik bombardımanına tutarak,bilinen elementlerin kararsız izotopları olan suni radyoaktif elementleri elde etmeyi başardılar. Bugün tedavi uygulamalarında radyumun yerini alabilen ve radyoaktif gösterge olarak kullanılan yüzlerce suni radyoaktif element vardır. Radyoaktif bozunma ise kararsız-dengesiz bazı atom çekirdeklerinin radyasyon yaparak bozunmasıdır. Çekirdekler Alfa partikülleri (helyum çekirdekleri),Beta ışınları (elektron ışınları) ve Gamma ışınları (çok kısa dalgalı elektromanyetik radyasyon) yayarlar. Son ikisi çoğu kez birlikte yayılır. Bunlardan en az girici olanlar Alfa partikülleridir. Beta ışınlar bunlardan daha girici ışınlardır. En derinlere kadar giren (kuşun içine doğru 100mm. kadar girebilir) ışınlar Gamma ışınlarıdırlar. 1896 yılında Becquerel uranyum bileşiklerinin özellikle,uranitin adını alan cevherin kendiliğinden enerji yaydığını saptadı. Etkinin şiddetinin uranyum miktarına bağlı olması,bu enerjinin atomlardan kaynaklandığının belirtisi idi. Marie ve Pierre Curie radyum,polonyum ve toryum adlarını verdikleri başka radyoaktif elementleri keşfettiler. Günümüzde yaklaşım 40 kadar doğal ve çok büyük sayıda yapay radyoaktif izotop cinsi bilinmektedir. Radyoaktif atomların bozunma hızlarına ne sıcaklık,basınç ya da elektromanyetik alan gibi fiziksel koşullar,ne de kimyasal reaksiyonlara katılmak gibi olaylar etki ederler;ışıma fiziksel ya da kimyasal koşullardan bağımsız olarak sürer. Her bozunan çekirdek türü için kendine özgü bir yarı ömür değeri vardır. 1902 yılında Rutherford ve Soddy bir radyoaktif çekirdeğin bozunma ürünü olan ikinci çekirdeğin de radyoaktif olacağına bunun bozunması ile de üçüncü bir radyoaktif çekirdek ortaya çıkacağını;birbirini izleyen bu radyoaktif çekirdeklerin bir dizi oluşturacağını,dizinin radyoaktif olmayan kararlı-dengeli bir çekirdeğin oluşumu ile son bulacağını öne sürdüler. Daha sonra atom ağırlığı büyük radyoaktif elementlerin oluşturduğu üç doğal radyoaktif bozunma dizisi bulundu. Bunlar aktinyum,toryum ve uranyum radyoaktif dizileridir. Doğal radyoaktif elementlerin dışında partikül hızlandırıcılar yardımı ile ya da nükleer reaktörler de gerçekleşen çekirdek reaksiyonları ile çok sayıda yapay radyoaktif atom üretilmektedir.Bu yapay radyoaktif atomlar (çekirdekler) arasında doğal radyoaktif dizilerde yer alabilecek olanlarda çıkmaktadır. Değişik radyoaktiflik örnekleri bilinmektedir. En çok görülen radyoaktiflik türü beta ışımasıdır. Bu ışıma atom çekirdeği içinde bir nötronun ve antinötrino fırlatıp protona dönüşmesi ile gerçekleşir. Bu dönüşüm atom numarasını bir arttırırken kütle numarasını değiştirmez. Bazı ağır çekirdekler ise Alfa ışıması yapar. Yani helyum çekirdekleri fırlatırlar. Bunun sonucu olarak ortaya çıkan yavru çekirdeğin atom numarası ana çekirdekten iki sayısı kadar eksik,kütle numarası ise dört sayısı kadar eksik olur. Oluşan yavru çekirdek bazen fazla enerji içerebilir. Bu durumda bir Gamma fotonu fırlatarak daha küçük enerji düzeyine iner. Gamma ışıması çoğu Beta ışıması ile,bazen de Alfa ışıması ile birlikte gerçekleşir. Radyoaktif maddeler atom ve molekülleri yoğunlaştıran,böylece molekül yapılarını bozan ışınlar yaydıkları için canlılar için tehlikelidirler. Bu nedenle böyle maddelerle çalışırken mutlaka özel önlemler alınmalıdır. Yapılan araştırmalar sonucu radiumun Alfa,Beta ve Gamma ışınları yaydığı tespit edilmiştir.Bunları bir mağnetik alan yardımıyla birbirinden ayırmak mümkündür. Kurşundan bir kröze içine bir miktar radium koyup bir mağnetik alana tabi tutulursa radyasyonlar üç grupta incelenir. Bir kısmı hafifçe sola sapar,pozitif yüklüdürler. Bunlar iki elementer yüke malik olan helium çekirdekleridir,bunlara Alfa ışınları denir. Bir kısmı fazlaca sağa sapar,negatif elektronlar olup bunlara Beta ışınları denir. Bir kısmı hiç sapmaz,bunlar çok kısa dalga boylu elektromagnetik dalgalar olup bunlara Gamma ışını denir. ALFA I ŞINLARI Alfa ışınları iki defa pozitif yüklü helyum çekirdekleridir. Gerçekten Alfa partiküllerinin sipesifik yükleri (E/M) bu partikülleri veren radyoaktif cisim ne olursa olsun,daima hirdorjeninkinin yarısına eşittir. Bu sonuç ancak Alfa taneciklerinin atom ağırlığının ikiye eşit olduğu veya Rutherford’un ilk anda ileriye sürdüğü gibi,bunların kütlesi dört olan ve her biri 2e yüküne malik atomlardan ibaret olduğu şekilde izah edilebilir. Ramsay,1904’te Rutherford’un ileri görüşünün tamamiyle yerinde olduğunu denel olarak ispat etmiştir. Gayet ince çeperli fakat gazları geçirmeyen bir cam ampul içerisine radon konmuştur. Bu ampulde daha büyük,havası boşaltılmış ve iki elektrot elde eden bir başka ampul içerisine alınmıştır. Bir müddet sonra dış ampulde husule getirilen bir deşarjın helium sepktromunu verdiği görülmüştür. Deneme şartlarına göre bu helium ancak ince kenarlı bir ince ampülün çeperinden geçebilen Alfa partiküllerinden ileri gelebilirdi. 86 Rn 222 84 RaA 218 + 2 He 4 Böylece şüpheye mahal kalmaksızın alfa partiküllerinin helium çekirdeklerinden ibaret oldukları meydana konulmuştur. Alfa ışınları radyoaktif atomdan bu atoma bağlı olarak,çok büyük bir hızla yayınlanırlar. Örneğin RaC’nin verdiği partiküllerinin hızları 19.220Km/s dir. Bir Alfa partikülünün kütlesi yaklaşık olarak 4/6,02.10 23 gram olduğuna göre kinetik enerjisi E k =1/2 mv 2 =4 * (1,92 * 10 9 ) 2 / 2 * 6,02.10 23 =1,22.10 -5 erg =7,68.10 6 eV veya 7,68 MeV dir. Alfa ışınlarının enerjileri 4-8 MeV arasında değişir. Bir radyoelementin verdiği Alfa ışınları genellikle aynı enerjiye maliktirler,yani bunlar monokinetirler veya aynı enerjiye malik gruplar olarak kendini gösterirler. Alfa ışınları iyonlaştırıcı ışınlardır. Alfa partikülleri,Beta partiküllerinin tersine,az giricidirler.Birkaç santimetre kalınlığındaki hava ya da kalınlığı milimetrenin birkaç yüzde birini geçmeyen alüminyum tabakasından geçebilirler. Bir ışının meydana geldiği andan itibaren durdurulduğu ana kadar bir ortamda aldığı yola,bir ışının o ortamdaki yolu ya da yol uzunluğu denir.Çizelde IX’da bazı alfa taneciklerinin enerji ve yoları verilmiştir. Alfa ışınlarının havadaki yolları ilk hızlarının küpü ile orantılıdır. R=kv 0 3 . bu kanunun geçerli olduğu sınırlar içinde Alfa partiküllerinin iyonlaştırma gücü,partikülün hızı ile ters orantılıdır ve bir Alfa partikülünün meydana getirdiği iyon sayısı R 2/3 ile orantılıdır. R,partikülün yoludur. Radyoaktif cisimlerin elektrik,ısı ve kimyasal olayları,esas itibariyle,Alfa ışınlarından ileri gelir. Bir radyoaktif cismin verdiği Alfa partiküllerin saymak suretiyle Avogadro sayısı bulunabilir. Bunun için bir taraftan bir radyoaktif cismin belli bir miktarının bir saniyede verdiği Alfa partikülü sayısı öte yandan da aynı cismin belli bir kütlesini belli bir zamanda verdiği helyum hacmi ölçülür. Ve buradan 11,2 litredeki helyum sayısı hesaplanır.N=6,5.10 23 bulunmuştur. Çeşitli nüklidler tarafından yayınlanan Alfaların enerjileri ile nüklidlerin yarılanma süreleri arasında Geiger-Nuttal bağıntısı vardır. BETA I ŞINLARI Beta ışınları negatif elektronlardan ibarettir. Hızları ışık hızına yaklaşır,yolları Alfa ışınlarınınkinden daha uzundur. Beta ışınları da iyonlaştırıcı ışınlardır. Beta ışınlarını primer ve sekonder olmak üzere iki gruba ayırmak mümkündür. Primer Beta ışınları çekirdekten gelen ışınlardır. Mesela 83 Bi 210 (ya da RaE), Beta dezentegrasyonu ile 84 Po 210 (ya da RaF) a dönüşür: 83 Bi 210 84 Po 210 + B - . Bu dönüşüme çekirdekte bir nötronun bir protona dönüşmesi sonucunda meydana gelir. _ n p + B - + V _ 23 11 Na 24 11 Mg (kararlı) + B - + V _ 32 13 P 32 16 S (kararlı) + B - + V Bir radyoelementin verdiği Beta ışınları izokinetik değildir. Bunların enerjileri en küçük değerden en büyüğüne kadar değerler alabilir. Kaba olarak maksimum,maksimal enerjinin üçte birine karşılıktır. N(E) dE Emax=163 keV 0 50 100 150 Yukarıdaki şekilde enerjileri kesiksiz bir enerji dağılımı gösteren Beta ışınları, Primer Beta ışınlarını oluşturur ve yalnız bunlar çekirdek dezentegrasyonundan gelenlerdir. Bazı atomlarda bunların yanında aynı enerjiye sahip Beta ışınları grupları da yer alır ki bunlara Sekonder Beta Işınları denir. Absorplayıcı Maksimum yol (mm) Aluminium Hava Perspex Soda camı 0,52 1170 1,3 0,53 Beta ışınları çok gericidir,yani yolları çok uzundur. Çoğu radyoaktif cisim Alfa,Beta ve Gam ma ışınlarını birlikte verir. Beta ışınlarının özelliklerini inceleyebilmek için bu ışınları flitre etmek gerekir. Ama bugün kuvvetli arı Beta kaynağı olarak yapma yolları elde edilen Stronsium -90’dan yararlanılır. Bu kaynaktan elde edilen Beta ışınlarının yolu çizelgede verilmiştir. Pozitif Beta dezentegrasyonu yapma radyoelementlerde kendini gösterir. Mesela radyofosfor’un bozunması şöyledir. 15 P 30 14 Si 30 + B + Burada bir proton bir nötrona dönüşmüştür. p n + B + + v Bir başka tür radyoaktiflikte “ elektron yakalanması ” (EC) ile olur. Bu halde atomun K tabakasında bir elektron çekirdek tarafından yakalanır. Örneğin 19 K 40 + e - 18 Ar 40 da hal böyledir. K tabakasında boşalan yere üst tabakalardan bir elektronun sıçraması ile X ışınları meydana gelir. GAMMA IŞINLARI Gamma ışınları,kısa dalga boylu elektromagnetik radyasyonlardır. Bir çekirdekte Alfa veya Beta ışınları meydana geldikten sonra çoğu zaman çekirdek uyartılmış hale geçer. Uyartılmış haldeki çekirdeğin bir enerji aşırısı vardır. Uyartılmış çekirdek normal haline dönüşünce kaybettiği bu enerji aşırısı çekirdekten bir taneciğin fırlatılması şeklinde olmazsa buna bir izomerik geçiş denir. Ve bu sırada Gamma radyasyonu yayınlanır. Genel kural olarak Gamma yayımı,Alfa ve Beta yayımını takiben ve türev çekirdek tarafından olur. Örneğin RaD RaE + B - (0,018MeV) bozunmasında meydana gelen uyartılmış RaE hemen 0,07MeV luk Gama ışınları verir ve normal hale geçer. Bazen uyartılmış hal ve Gamma yayımı günlerce ve aylarca devam eder. Örneğin Tellür – 123 ün uyartılmış hali dört ay sürer. Uyartılmış halde uzun süre kalmış olan çekirdek ile normal haldeki çekirdeğe “ izomer çekirdekler ” denir. Enerjileri yüksek olan Gamma ışınları birkaç santimetre kurşundan geçer. Örneğin ThC’nün verdiği Gamma ışınlarının yarılanma kalınlığı yani radyasyonların şiddetinin yarıya düşmesi için lüzumlu kalınlık 1,5 cm. kurşundur. Gamma ışınları doğrudan doğruya iyonlaştırıcı değildirler,ama meydana getirdikleri elektronlarla bunu yaparlar. SEKONDER BETA IŞINLARI Baz ı izomerik geçişlerde bazı uyartılmış çekirdekler Gamma ışınları vermezler,ama enerji aşırıları atomun çekirdek dışındaki ve çoğunlukla K tabakasından elektron koparıp fırlatmaya harcanır. Buna iç dönüşüm denir. Çekirdek dışı elektronlar belli enerji seviyeli elektronlar olduğundan bu sekonder Beta ışınlarının enerjileri de bellidir. Genellikle,izomerik geçiş enerjisinin ancak bir kısmı iç dönüşüm elektronları verir. Bir iç dönüşüm eletronun fırlatılmasından sonra boşalan yere üst tabakalardan elektron sıçraması sonucu ya enerjisi elektronun çıktığı ve geldiği seviyedeki enerji farkına eşit enerjili ve elementin karakteristiği olan X ışınları fotonu meydana gelir,ya da bu enerji üst tabakalardaki bir elektronun fırlatılmasına harcanır. Böylece ışımasız bir iç dönüşüm olur. Bu şekilde meydana gelen elektronlara Auger elektronları denir. Bunlarında enerjileri bellidir. Yukarıdaki izahlardan anlaşılacağı gibi Beta ışınlarının dağılımı çok karışıktır. Kesiksiz bir enerji dağılımı gösteren primer Beta ışınları yanında belli enerjili dönüşüm ve Auger elektronları da bulunur. RADYOAKTiF IŞINLARIN HUSULE GETiRDiKLERi OLAYLAR Radyoaktif cisimlerin ışınları birçok olaylara sebep olurlar. Gaz,Likid ve Solidlerin İyonlaştırılması Alfa ışınlarının solidler üzerindeki iyonlaştırıcı etkisi hakkında mevcut şüphe dışında Alfa,Beta ve Gamma ışınları maddeyi gaz,likid ve solid halinde iyonlaştırırlar. Gazların iyonlaştırılması radyoaktif cisimlerin araştırılmasında devamlı surette başvurulan bir özelliktir. 2- Işık Olayları Radiumlu barium yahut radium bileşikleri kendiliğinden ışınlıdırlar. Susuz radium klorür ve bromür özellikle şiddetli bir ışık yayarlar. Işık aydınlatılan fosforesan bir cisim için olduğu gibi maddenin yüzünden değil cismin bütün kütlesinden çıkar. Alfa,Beta ve Gamma ışınları genel kural olarak adi ışığın uyarabildiği bütün cisimlerin fosferans ve fluoresansına sebep olurlar. Uyartılan tuzlar özellikle alkali ve toprak alkali tuzlarıdır. Kağıt,pamuk camın fluoresansı gözlenir. Beta ve Gamma ışınlarını gözlemek için barium platinum siyanürü en uygundur. Çinko sülfürü çoğunlukla Alfa ışınları için kullanılır ve ışıldama olayına sebep olur. 3-Fotoğrafik Etki Uaran bileşikleri ışınlarının özellikle fotoğraf camları üzerinde usule getirdikleri etkiler yardımıyladır ki Becquerel radyoaktif olayını keşfetmiştir. Fotoğraf camları üzerine etki Alfa,Beta ve Gamma ışınlarının ortak özelliğinden ileri gelir. 4- Renkleme Olayı Alfa,Beta ve Gamma ışınları maddede renklenmeler husule getirirler. Renklenmelerin her zaman değilse de çoğunlukla bir kimyasal değişme ile birlikte vuku bulduğu düşünülebilir. Her çeşit cam,porselen,fayans v.b. radyoaktif cisim temasında renklenirler. Renklenme ışınların yollarına tekabül eden bir alanda kendini gösterir. Alfa ışınları halinde az bir derinliğe,Beta ve Gamma halinde ise daha fazla bir derinliğe kadar devam eder. 5- Kimyasal Olaylar Bu olaylar arasında en önemlilerinden biri patlayıcı karışımı veren suyun analizlenmesidir. Reaksiyon 2H 2 O 2H 2 + O 2 yahut 2H 2 O H 2 O 2 + H 2 tarzlarından birine göre vuku bulur. Işınlar su molekülünden bir elektron koparır ve bunu pozitif kılarlar. Serbest hale geçen elektron mevcut hidrojen iyonlarını nötürleştirir ve bunlar molekül halinde yayınlanırlar; (H 2 O + ) iyonları mevcut OH - iyonlarını nötürleştirir ve bu sonuncular H 2 O 2 veya H 2 + O 2 verirler. Olay adeta elektrotsuz elektrolize benzer. Başka reaksiyonlar arasında HCI,HBr,HI ın ayrışmasını sayabiliriz. Metan yahut etanla hidrojen daha yüksek mertebeli doymuş hirdokarbürler;asetilenle polimerizasyon ürünleri elde edilir. 6- Biyolojik Etkiler Alfa,Beta ve Gamma ışınları canlı hücreler üzerinde X ışınlarına benzer bir etki yaparlar. Bitkiler üzerine etki bitki yanına solid bir radyoaktif cisim veya bitkiyi radyoaktif gazla yüklemekle elde edilir. Etki radyoaktif cismin şiddetine tabidir. Belli bir limitten sonra yapraklar sararır ve toz haline gelirler. Nispetten az şiddetli bir ışınlama ile uyaran bir etki elde edilir ve tohumların çimlenmesi daha hızlı,büyüme daha iyidir ve verim artar. Radyoaktif gübreler kullanılması bundandır. 7- Isı Yayını Radyoaktif cisimler,kendiliğinden ve hiç durmaksızın fazla miktarda ısı verirler. Bir gr. radium bromür saatte 100,aynı miktar radium ise 140 kalori verir. Radiumun yarılanma süresi 2600 yıl ve 1 yılda 8760 saat bulunduğuna göre bu bir gr. radium,yılda yaklaşık olarak 1,206.000 kalori,tam değişmesinde de 2,8.10 9 kalori verir. Bu sonuç maddenin ne büyük bir enerji kaynağı olduğunu belirler. RUTHERFORD-SODDY DEZENTEGRASYON TEORiSi Rutherford ve Soddy,1903’te,radyoaktifite araştırmalarında bir rehber rolünü oynayan radyoaktif değişimler teorisini teklif etmişlerdir. Bu teoriye göre radyoaktif atomlar her cisim için ayrı ve sabit bir hızla kendiliğinden bir alfa taneciği veya bir elektron fırlatmak suretiyle kimyasal bakımdan farklı olan yeni atomlar verirler. Bu atomlar ya kararlı ya da kararsızdır. Bu sonuncularda yeni karakteristiklerle yeni değişimlere uğrar ve bu hal radyoaktif olmayan atomlara kadar devam eder. Böylece beli bir cismin aktivitesinin değişmesinde bir atom türünün kısmen veya tamamen kaybı ve bir başka atom türünün artışı meydana gelir. Bir uranium yahut Thorium atomu,kütleleri gittikçe azalan bir sıra yeni radyoaktif atomlar vererek değişime uğrarlar. Çeşitli ısı ve ışın olayları ile birlikte meydana gelen bir radyoaktif hızı bilinen hiçbir fiziksel veya kimya- sal haline de tabi değildir. Radyoaktif değişme atomun çekirdeğinde meydana gelen bir oladır. Bu değişmelerde husule gelen ısı miktarı herhangi bir kimyasal reaksiyonunki ile hiç kıyaslanmayacak kadar fazladır. Bir atom gr. radiumun radon ve heliuma dönüşmesinde ( 88 Ra 226 86 Rn 222 + 2 He 4 ) ısı 2,8.10 9 kaloridir. Oysaki bir gr. hidrojenin yanma ısısı (34,200 kal) ile karşılaştırılacak olursa,birincinin 100.000 defa daha daha büyük olduğu görülür;bu da radyoaktif değişmelerde moleküller değil atomik değişmelerin bahis konusu olduğunu gösterir. Çeşitli radyoaktif atomların değişim enerjileri aynı mertebedendir;ısı debisinin farklı oluşu değişim hızının farklı olmasındandır.

Konu Araçları
Çıktı Görüntüsünü Göster Sayfayı E-posta İle Yolla